JP2010245786A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デジタルカメラの撮像素子近傍に付着する異物除去に関し、効率的に異物を除去するのが難しい。
【解決手段】撮像素子の前面に設置された光学部材に付着した異物を取り除くため、燃料ガスを光学部材の表面に吹き付けて、異物を吹き飛ばす。
【選択図】 図６

Description

本発明は、デジタルカメラの撮像素子近傍に付着する異物に対して、より効率的に異物を除去する技術に関する。

画像信号を電気信号に変換して撮像するデジタルカメラ等の撮像装置では、レンズで集められた撮影光束を受光し電気に変換する。この変換は、ＣＣＤ（Charge coupled device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子により行われる。そして撮像素子から出力される光電変換信号を画像データに変換し、メモリカード等の記録媒体に記録する。このような撮像装置では、撮像素子の被写体側（レンズ側）に、光学ローパスフィルタや赤外線カットフィルタが配置されている。撮像素子のカバーガラスやこれらのフィルタの表面に塵埃等の異物が付着すると、その付着部分が黒い点となって撮影画像に写り込み、画像の見栄えが低下する。

特にレンズ交換可能なデジタル一眼レフカメラでは、シャッタやクイックリターンミラーといった機械的な作動部が、撮像素子の近傍に配置されている。そのため、それらの作動部から発生した塵埃等の異物が、撮像素子やローパスフィルタに付着することがある。またレンズ交換時に、レンズマウントの開口から塵埃等がカメラ本体内に入り込み、その塵埃等が付着することもある。

そこで特許文献１のように、撮像素子の被写体側に撮影光束を透過させる防塵幕を設け、これを圧電素子で振動させることにより、防塵幕の表面に付着した塵埃等の異物を除去するものが提案されている。また、撮像面近傍の光学部材を圧電素子などのアクチュエータで加振して、防塵幕の表面に付着した異物を除去するような技術に関しても提案されている。

特開２００３−３１９２２２号公報

これまでは、アクチュエータを用い防塵幕や光学部材を振動させることで、異物を除去すること行われている。しかしながら、振動によって異物を前方に弾き飛ばす方式では、異物を完全に除去しきれず、また一旦振動によって光学部材を離れた異物がすぐに光学部材に舞い戻り、再付着しやすいという問題があった。

本発明の目的は、光学部材に付着する塵埃等の異物をより効果的に除去する撮像装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明による撮像装置は、燃料電池によって動作する撮像装置であって、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子の前面に設置された光学部材と、前記燃料電池に供給されるガスを貯蔵する貯蔵手段と、前記貯蔵手段に貯蔵された前記ガスを前記光学部材の表面に噴射するガス噴射手段と
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、より効率的に、撮影光軸上に配設された光学部材に付着する塵埃等の異物をより効果的に除去することが可能となる。

本発明の実施形態であるデジタル一眼レフカメラの前面斜視図である。 本発明の実施形態であるデジタル一眼レフカメラの背面斜視図である。 本発明の実施形態であるデジタル一眼レフカメラの電気的構成を示すブロック図である。 光学ローパスフィルタ及び撮像素子周りの保持構造を示すための、カメラ内部の構造を示す図である。 燃料電池の平面図である。 燃料電池とカメラ本体の接続関係を模式的に示した図である。 実施例１における、異物を噴射動作によって除去する動作を示すフローチャートである。 実施例２における、異物を噴射動作によって除去する動作を示すフローチャートである。 燃料電池の出力電圧の特徴を示す図である。 パージ噴射を行ったときの燃料電池出力電圧の変化を示す図である。 噴射動作指示から噴射動作が行われるまでの動作を示すフローチャートである。 実施例４における異物除去の動作シーケンスを示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。尚、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものでなく、また本実施の形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。

＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係るデジタル一眼レフカメラを前面側より見た外観を示す斜視図である。具体的には、図１は、撮影レンズユニットを外した状態を示している。

図２は、本発明の実施形態１に係るデジタル一眼レフカメラを背面側より見た外観を示す斜視図である。

図１において、カメラ本体１には、撮影時に使用者がカメラを安定して握り易いように前方に突出したグリップ部１ａが設けられている。またマウント部２は、着脱可能な撮影レンズユニット（不図示）をカメラ本体１に固定させる。マウント接点２１は、カメラ本体１と撮影レンズユニットとの間で制御信号、状態信号、データ信号などをやり取りすると共に、撮影レンズユニット側に電力を供給する機能を有する。更に、マウント接点２１は電気通信のみならず、光通信、音声通信等を可能な構成であってもよい。

レンズロック解除釦４は、撮影レンズユニットを取り外す際に押し込む。ミラーボックス５は、カメラ筐体内に配置され、撮影レンズを通過した撮影光束はここへ導かれる。ミラーボックス５の内部には、クイックリターンミラー６が配設されている。クイックリターンミラー６は、撮影光束をペンタプリズム２２（後述の図３参照）の方向へ導くために、撮影光軸に対して４５°の角度に保持される状態を取る。あるいは、撮像素子３３（後述の図３参照）の方向へ導くために撮影光束から退避した位置に保持される状態を取り得る。

カメラ上部のグリップ側には、撮影開始の起動スイッチとしてのシャッタボタン７と、撮影時の動作モードに応じてシャッタスピードやレンズ絞り値を設定するためのメイン操作ダイヤル８と、撮影系の動作モード設定ボタン１０が配置されている。これら操作部材の操作結果の一部は、ＬＣＤ表示パネル９に表示される。

シャッタボタン７は、第１ストローク（半押し）でスイッチＳＷ１（後述図３の７ａ）がオンし、第２ストローク（全押し）にてスイッチＳＷ２（後述図３の７ｂ）がオンする構成となっている。また、動作モード設定ボタン１０は、シャッタボタン７の１回の押込みで連写になるか１コマのみの撮影となるかの設定や、セルフ撮影モードの設定などを行うものであり、ＬＣＤ表示パネル９にその設定状況が表示されるようになっている。

カメラ上部中央には、カメラ本体に対してポップアップするストロボユニット１１とフラッシュ取付け用のシュー溝１２とフラッシュ接点１３が配置されており、カメラ上部の右寄りには撮影モード設定ダイヤル１４が配置されている。

グリップ側とは反対側の側面には、開閉可能な外部端子蓋１５が設けられており、この外部端子蓋１５を開けた内部には、外部インタフェースとしてビデオ信号出力用ジャック１６とＵＳＢ出力用コネクタ１７が納められている。

図２において、カメラ背面側には上方にファインダ接眼窓１８が設けられ、更に背面中央付近には画像表示可能なカラー液晶モニタ１９が設けられている。カラー液晶モニタ１９の横に配置されたサブ操作ダイヤル２０は、メイン操作ダイヤル８の機能の補助的役割を担っている。例えばカメラのＡＥモードでは、サブ操作ダイヤル２０は、自動露出装置により算出された適正露出値に対する露出補正量を設定するために使用される。また、シャッタスピードとレンズ絞り値の各々を使用者の意志によって設定するマニュアルモードにおいて、メイン操作ダイヤル８でシャッタスピードを設定し、サブ操作ダイヤル２０でレンズ絞り値を設定するように使用される。更に、このサブ操作ダイヤル２０はカラー液晶モニタ１９に表示される撮影済み画像の表示選択にも用いられる。メインＳＷ４３はカメラの動作を起動もしくは停止するためのものである。クリーニング指示部材４４は、異物除去の指示を与えるためのものである。

図３は、実施形態１に係るデジタル一眼レフカメラの主要な電気的構成を示すブロック図である。なお、前述の図面と共通する部分は同じ記号で示している。

中央処理装置（以下、ＭＰＵという）１００はカメラ本体に内蔵されたマイクロコンピュータから構成される。ＭＰＵ１００は、カメラ全体の動作制御を行うものであり、各要素に対して様々な処理や指示を実行する。ＥＥＰＲＯＭ１００ａはＭＰＵ１００に内蔵され、時刻計測回路１０９の計時情報やその他の情報を記憶する。

ＭＰＵ１００には、ミラー駆動回路１０１、焦点駆動回路１０２、シャッタ駆動回路１０３、映像信号処理回路１０４、スイッチセンス回路１０５、測光回路１０６が接続されている。また、液晶表示駆動回路１０７、バッテリチェック回路１０８、時刻計測回路１０９、電源供給回路１１０、圧電素子駆動回路１１１、噴射制御回路１２０も接続されている。これらの回路はＭＰＵ１００の制御により動作するものである。噴射制御回路１２０は、ガス噴射の制御を行う。

ＭＰＵ１００は、撮影レンズユニット内に配置されたレンズ制御回路２０１と、マウント接点２１を介して通信を行う。マウント接点２１は撮影レンズユニットが接続されるとＭＰＵ１００へ信号を送信する機能も備えている。これにより、レンズ制御回路２０１は、ＭＰＵ１００との間で通信を行い、撮影レンズユニット内の撮影レンズ２００及び絞り２０４の駆動を、ＡＦ駆動回路２０２及び絞り駆動回路２０３を介して行うことが可能となる。なお、本実施形態では撮影レンズ２００は便宜上１枚のレンズで示しているが、実際は多数のレンズ群により構成されている。ここで光軸５０は、光学系の中心を示す。

ＡＦ駆動回路２０２は、例えばステッピングモータによって構成される。そして、ＡＦ駆動回路２０２は、レンズ制御回路２０１の制御によって撮影レンズ２００内のフォーカスレンズ位置を変化させることにより、撮像素子３３に撮影光束の焦点を合わせるように調整する。絞り駆動回路２０３は、例えばオートアイリスなどによって構成され、レンズ制御回路２０１によって絞り２０４を変化させ、光学的な絞り値を得るように構成されている。

クイックリターンミラー６は、撮影レンズ２００を通過する撮影光束をペンタプリズム２２へ導くとともに、その一部を透過させてサブミラー３０に導く。サブミラー３０は、透過した撮影光束を焦点検出センサユニット３１へ導く。

ミラー駆動回路１０１は、このクイックリターンミラー６を、ファインダにより被写体像を観察可能とする位置と、撮影光束から待避する位置とへ駆動するものである。又この動作と同時に、サブミラー３０を、焦点検出センサユニット３１へ撮影光束を導く位置と、撮影光束から待避する位置とへ駆動する。具体的には、例えばＤＣモータとギヤトレインなどから構成される。

焦点検出センサユニット３１は、不図示の結像面近傍に配置されたフィールドレンズ、反射ミラー、２次結像レンズ、絞り、複数のＣＣＤから成るラインセンサ等から構成されている周知の位相差方式の焦点検出センサユニットである。この焦点検出センサユニット３１から出力された信号は、焦点駆動回路１０２へ供給され、被写体像信号に換算された後ＭＰＵ１００へ送信される。ＭＰＵ１００は、この被写体像信号に基づいて、位相差検出法による焦点検出演算を行う。そして、デフォーカス量及びデフォーカス方向を求め、これに基づき、レンズ制御回路２０１及びＡＦ駆動回路２０２を介して、撮影レンズ２００内のフォーカスレンズを合焦位置まで駆動する。

ペンタプリズム２２は、クイックリターンミラー６によって反射された撮影光束を正立正像に変換反射する光学部材である。使用者は、ファインダ光学系を介して、ファインダ接眼窓１８から被写体像を観察することができる。またペンタプリズム２２は、撮影光束の一部を測光センサ４２にも導く。測光回路１０６は、この測光センサ４２の出力を得て、観察面上の各エリアの輝度信号に変換し、ＭＰＵ１００に出力する。ＭＰＵ１００は、こうして得られる輝度信号から露出値を算出する。

機械式のフォーカルプレーンシャッタであるシャッタ幕３２は、ユーザがファインダにより被写体像を観察している時には撮影光束を遮る。また撮像時にはレリーズ信号に応じて、先羽根群と後羽根群（不図示）の走行する時間差により所望の露光時間を得るように構成されている。シャッタ幕３２は、ＭＰＵ１００の指令を受けたシャッタ駆動回路１０３によって制御される。

撮像素子３３は、光学像を電気信号へ変換する素子である。撮像素子には、例えば撮像デバイスであるＣＭＯＳが用いられる。この撮像デバイスには、ＣＣＤ型、ＣＭＯＳ型およびＣＩＤ（電荷注入素子）型など様々な形態があり、何れの形態の撮像デバイスを採用してもよい。クランプ／ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路３４は、Ａ／Ｄ変換する前の基本的なアナログ処理を行うとともに、クランプレベルの変更も可能である。ＡＧＣ（自動利得調整回路）３５は、Ａ／Ｄ変換する前の基本的なアナログ処理を行うとともに、ＡＧＣ基本レベルの変更も可能である。Ａ／Ｄ変換器３６は、撮像素子３３のアナログ出力信号をデジタル信号に変換する。

実施形態１では、光学部材として赤外線カットフィルタ４１０を用いる。この赤外線カットフィルタ４１０は、撮像素子３３の前面に設置される。赤外線カットフィルタ４１０は、異物の付着を防止するために、フッ素コートなどの異物付着抑制のコーティングがなされている。また、圧電素子４３０が赤外線カットフィルタ４１０に接着されている。圧電素子駆動回路１１１は、この圧電素子４３０を駆動するための周期電圧を生成する。

光学ローパスフィルタ４２０は、水晶等からなる複屈折板及び位相板を複数枚貼り合わせて積層されている。光学ローパスフィルタ４２０は、撮像素子３３に入射される光束を複数に分離し、偽解像信号や偽色信号の発生を効果的に低減させる。

映像信号処理回路１０４は、デジタル化された画像データに対してガンマ／ニー処理、フィルタ処理、モニタ表示用の情報合成処理など、ハードウエアによる画像処理全般を実行する。この映像信号処理回路１０４から出力されるモニタ表示用の画像データは、カラー液晶駆動回路１１２を介してカラー液晶モニタ１９に表示される。また、映像信号処理回路１０４は、ＭＰＵ１００からの指示により、メモリコントローラ３８を通じて、バッファメモリ３７に画像データを保存することも可能である。更に、映像信号処理回路１０４は、ＪＰＥＧなどの画像データ圧縮処理を行う機能も有している。連写撮影など連続して撮影が行われる場合は、一旦バッファメモリ３７に画像データを格納し、メモリコントローラ３８を通して未処理の画像データを順次読み出すことも可能である。これにより映像信号処理回路１０４は、Ａ／Ｄ変換器３６から入力されてくる画像データの速度に関わらず、画像処理や圧縮処理を順次行うことが可能となる。

メモリコントローラ３８は、外部インタフェース４０（図１におけるビデオ信号出力用ジャック１６及びＵＳＢ出力用コネクタ１７に対応する）から入力される画像データをメモリ３９に記憶する機能を有する。また、メモリ３９に記憶されている画像データを外部インタフェース４０から出力する機能も有する。尚、メモリ３９は、カメラ本体１に対して着脱可能なフラッシュメモリなどである。

スイッチセンス回路１０５は、各スイッチの操作状態に応じて入力信号をＭＰＵ１００に送信する。スイッチＳＷ１、７ａは、シャッタボタン７の第１ストローク（半押し）によりオンする。スイッチＳＷ２、７ｂは、シャッタボタン７の第２ストローク（全押し）によりオンする。スイッチＳＷ２、７ｂがオンされると、撮影開始がＭＰＵ１００に指示される。また、メイン操作ダイヤル８、サブ操作ダイヤル２０、撮影モード設定ダイヤル１４、メインＳＷ４３、クリーニング指示部材４４、噴射動作指示部材４５が接続されている。

液晶表示駆動回路１０７は、ＭＰＵ１００の指示に従い、ＬＣＤ表示パネル９やファインダ内液晶表示器４１を駆動する。

電源である燃料電池８０は、カメラの各要素に対して、必要な電源を供給する。この実施形態１では、電源は燃料電池を用いている。時刻計測回路１０９は、メインＳＷ４３がオフされて次にオンされるまでの時間や日付を計測し、ＭＰＵ１００からの指令により、その計測結果をＭＰＵ１００へ送信することができる。噴射制御回路１２０は、ＭＰＵ１００からの信号に従って、開閉弁１０００の開閉動作を行う。

図４は、撮像ユニット４００の周辺の保持構造について説明するための、カメラ内部の概略構成を示す分解斜視図である。カメラ本体の骨格となる本体シャーシ３００の被写体側には、被写体側から順に、ミラーボックス５、シャッタ幕３２が配設されている。また、本体シャーシ３００の撮影者側には撮像ユニット４００が配設されている。特に撮像ユニット４００は、撮影レンズユニットが取り付けられる基準となるマウント部２の取付け面に対して、撮像素子３３の撮像面が所定の距離になるように、またその取り付け面に対して平行になるように調整され、固定される。

図５は、燃料電池８０の平面図である。

図６は、燃料電池８０とカメラ本体１の接続関係を模式的に示す図である。

図５および図６において、燃料電池８０は、酸化ガスの化学反応を利用して電力を生成する。酸化ガスを得るため、酸化剤として反応に用いる酸素を外気から取り入れる。そのために、筐体７０の上面と下面および長側面に外気を取り入れるための通気孔７３を有する。またこの通気孔７３は、生成した水を水蒸気として逃がす作用および反応により発生した熱を外に逃がす作用に寄与している。更に、筐体７０の一方の短側面には、電気を取り出すための電極取り出し用電極７２ａが設けられている。燃料電池８０がカメラ本体１に取り付けられると、カメラ本体側（不図示）の電極７２に接続される。

一方、筐体７０の内部は、酸素極６７と固体高分子膜６８と燃料極６９と触媒からなるセルの１つ以上からなるセル部７１と、１種類の燃料ガスである水素を貯蔵する燃料タンク７６と、燃料タンクと各セルの燃料極とをつなぐ燃料供給路７５ａによって構成されている。燃料タンク７６に蓄えられた水素は、燃料供給路７５を通って、燃料極６９に供給される。実施形態１では燃料タンク内は水素吸蔵合金で満たされている。また酸素極６７には通気孔７３から外気が供給される。燃料電池セルで発電された電気エネルギーは、電極７２ａから駆動対象となるカメラ本体１へ供給される。また、充電の際に、電気分解用の水を介して、燃料電池の電極が導通してしまわないように、各電極の水が触れる部分は絶縁されている。絶縁の方法には、電極の固体高分子膜と接していない部分を絶縁体で被覆する方法がある。また、燃料電池に用いる固体高分子膜は、耐圧が０．３〜０．５ＭＰａであることから、外気との差圧が０．１ＭＰａ以内の範囲で用いる必要がある。そこで、用いる水素吸蔵合金の放出水素圧力によっては、燃料タンクと燃料極との間に減圧バルブ７８を設ける必要がある。

燃料電池８０がカメラ本体１に取り付けられると、燃料電池８０に備えられた噴射用ガスを供給するための燃料供給路７５ａは、カメラ本体側の流路７５ｂと接続される。流路７５ｂには開閉弁１０００が設けられている。開閉弁１０００は、噴射制御回路１２０の指示に従って所定の時間、所定量の開閉を行う。開閉弁１０００の開閉動作によって、流路に流れる流量は調節される。特別な指令のない通常時は、開閉弁１０００は閉じられている。

燃料電池の発電力は、例えば、単位セルの大きさは１．２ｃｍ×２ｃｍ程度の大きさであれば、構成される燃料電池セルは起電力約０．８Ｖ、電流密度約３００ｍＡ／ｃｍ2 となる。この燃料電池セルを１５枚直列につなぐと、電池全体の出力は約１２Ｖ、７２０ｍＡで約８．４Ｗとなる。図５においては、燃料電池セルは同面積の２枚が積層された図を示しているが、積層枚数は上述のごとく多くの枚数を直列に接続することで、高電圧化を図ることができる。

次に、実施形態１において、赤外線カットフィルタ４１０表面に付着した塵埃などの異物を、噴射動作によって除去するシーケンスについて説明する。

図７は、赤外線カットフィルタ４１０表面に付着した塵埃などの異物を、噴射動作によって除去するフローチャートである。

ステップＳ１：ユーザによりメインＳＷ４３にて電源がオンされる。

ステップＳ２：カメラを起動させるための処理が行われる。具体的には、ＭＰＵ１００が、電源供給回路１１０を制御して各回路へ電力を供給させ、カメラを初期設定し、撮影動作を可能にするカメラＯＮ動作を行う。

ステップＳ３：ＭＰＵ１００は、噴射動作指示部材４５がユーザにより操作されたか否かを判断し、操作された場合はステップＳ４に進み、操作されない場合はステップＳ５へ進む。なお、実施形態１では、噴射動作指示部材４５を設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、噴射制御動作を指示するための操作部材は、機械的なボタンに限らない。例えば、カラー液晶モニタ１９に表示されたメニューから、カーソルキーや指示ボタンなどを用いて指示する方法をとっても良い。 ステップＳ４：ＭＰＵ１００は、ユーザによる噴射制御動作の開始の指令を受けて、燃料残量のチェックを行う。バッテリチェック回路は、燃料電池８０の燃料タンク７６に蓄えられた燃料残量をチェックし、所定の値に満たなければステップＳ６に進む。このときは噴射動作は行わない。ステップＳ４の燃料残量チェックにて燃料が所定の値以上あったときには、ステップＳ５に進み、噴射制御動作を行う。

ステップＳ５：まずＭＰＵ１００の指令に基づいて、噴射制御回路１２０は開閉弁１０００を所定時間、所定量開く動作を行う。例えばここでは、２秒間、弁を全開にする。開閉弁１０００が開かれている間、燃料電池８０に備えられた燃料タンク７６から水素が供給され、流路７５ｂを通って赤外線カットフィルタ４１０に水素が吹き付けられる。このとき、赤外線カットフィルタ４１０の前面にあるシャッタ幕３２は閉じられている。一般的に、シャッタ幕３２と赤外線カットフィルタ４１０などの光学部材の隙間は数mm程度と間隔が狭いことが多く、水素噴流はこの狭い隙間を流れる。赤外線カットフィルタ４１０に異物が付着していると、水素噴流はこの異物にぶつかり、異物を除去する力が発生する。噴射動作が終了するとステップＳ６に進む。

ステップＳ６：ＭＰＵ１００は、ＳＷ１、ＳＷ２、メイン操作ダイヤル８、サブ操作ダイヤル２０、撮影モード設定ダイヤル１４、他のスイッチ等の信号を受け付け、カメラの撮影・設定等のカメラ動作を行う。この動作は、一般的に知られている動作であるので、ここでは詳細な説明は省略する。

次にステップＳ７：カメラの待機状態において、ＭＰＵ１００は、メインＳＷ４３にてカメラの電源がオフされたか否かを判断し、オフされた場合はステップＳ８に進み、電源がＯＦＦされなければステップＳ３に戻る。

ステップＳ８：ＭＰＵ１００の制御は、各回路を終了させるための制御を行い、必要な情報等をＥＥＰＲＯＭ１００ａに格納し、電源供給回路１１０を制御して所望の各回路への電源供給を遮断する電源オフの動作を行う。

上記動作を行うことにより、撮像素子近傍の光学部材に付着していた異物の大半は除去することが可能である。また、噴流によって除去される異物は、噴流に乗って遠くに飛ばされ、撮像素子近傍に留まらないため、光学部材への再付着する可能性を低減することが可能となる。

また、噴流動作はシャッタ幕が閉じた状態で行われるため、水素噴流は狭い空間を流れて流速を失いにくく、より速い速度で異物にぶつかり、より効率的に異物を除去することが可能となる。

＜実施形態２＞
実施形態１では、噴射動作指示部材４５の指示に基づいて、燃料タンク７６に蓄えられた燃料ガスを噴射する動作が行われた。

実施形態２では、燃料電池８０が行うパージ動作で噴射されるパージガスを利用し、このパージガスを赤外線カットフィルタ４１０に吹き付けて異物を除去することを特徴としている。

図８は、実施形態２における燃料電池８０が制御動作を行う例を示すフローチャートである。なお、図８に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０２及び、ステップＳ１０４〜Ｓ１０８の処理は、図７に示したステップＳ１〜Ｓ２及び、ステップＳ４〜Ｓ８と同様の処理であるため、これらのステップに対する説明を省略する。従って、ステップＳ１０３について説明する。

また、実施形態２においては、図９と図１０を用いて燃料電池の電圧と時間の関係を説明する。

図９は、実施形態２で用いる燃料電池８０の出力電圧の特徴を示す図である。

図１０は、パージを行ったときの燃料電池の出力電圧変化を示す図である。

ステップＳ１０３：バッテリチェック回路１０８は、セル電圧検出回路８９（不図示）によって燃料電池セルの電圧を測定し、セル電圧が所定値よりも降下しているか否か（＝パージが必要か否か）を判別する。

図９に示すように、燃料電池は長時間にわたって発電を行うと、出力電圧が低下する。それは、水素と酸素の反応によって生じた生成水が燃料極へ逆拡散して発電面積が減少し、また発電には不要なガスが燃料極に滞留して水素分圧が低下することが原因である。燃料電池は電子機器への電流供給源であるので、出力電圧が低下して電子機器の許容電圧範囲以下となることは好ましくない。

そこで、燃料極に供給される水素の流量を急増させて、燃料極に滞留している水分や発電に不要なガスをスタックセルの外部に放出し、発電面積の回復と水素分圧の上昇を図り、出力電圧を安定させる。実施形態２ではこの動作をパージあるいはパージ制御動作と言う。パージを行った後は、図９に示すように、燃料電池の出力電圧が上昇する。
従って、ステップＳ１０３でセル電圧が所定値よりも大きいと判別した場合（ステップＳ１０３のＮＯ）には、再度、セル電圧検出回路８９によって燃料電池スタック８１のセル電圧を測定し、セル電圧が所定値よりも降下するまでステップＳ１０３を繰り返す。また、セル電圧が所定値よりも降下していると判別した場合（ステップＳ１０３のＹＥＳ）には、ステップＳ１０４に進む。

実施形態２においては、パージを行う時期を判断する方法として、燃料電池セルの電圧を測定し、所定の電圧以下になった場合にパージを行うとした。しかし、ある一定時間が経過するごとに、強制的にパージを行ってもよい。また、その他にも燃料電池が出力する電圧および電流をある一定時間、または一定のサンプリング数検出し、その測定値から内部抵抗を演算して予め求めておいた標準値と比較し、燃料電池の電解質の状態を推定して必要に応じてパージを行っても良い。

このような動作を行うことにより、撮像素子近傍の光学部材に付着していた異物の大半は除去することが可能である。また、噴流によって除去される異物は、噴流に乗って遠くに飛ばされ、撮像素子近傍に留まらないため、光学部材への再付着する可能性を低減することが可能となる。また、燃料電池の電圧を維持するために必要なパージガスを利用して異物の除去を行うため、異物除去に必要な燃料ガスをより少なくすることが可能となる。

＜実施形態３＞
実施形態３では、燃料電池８０が所定の電圧を維持するために行うパージ動作でのガス噴射量と、異物除去のために行うガス噴射のガス噴射量が異なることを特徴としている。

図１１は、ＭＰＵ１００が噴射動作を指示してから、噴射動作が行われるまでの制御を示すフローチャートである。

ステップＳ２０１：ＭＰＵ１００は、噴射制御回路１２０に対して噴射動作を指示する。ＭＰＵ１００が行う噴射動作指示には、噴射動作が、燃料電池８０が所定の電圧を維持するために行うパージ動作であるか、または異物除去のために行うガス噴射であるかを識別する情報が含まれる。

ステップＳ２０２：ＭＰＵ１００の指示に基づき、噴射制御回路１２０は、噴射動作が、燃料電池８０が所定の電圧を維持するために行うパージ動作であるか、異物除去のために行うガス噴射であるかの判定を行う。

所定の電圧を維持するために行うパージ動作であると判別した場合（ステップＳ２０２においてＹＥＳのケース）には、ステップＳ２０３に進む。異物除去のために行うガス噴射であると判別した場合（ステップＳ２０２においてＮＯのケース）には、ステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０３：噴射制御回路１２０が、パージ動作用の噴射量Ａのための所定量Ａ、所定時間Ａだけ開閉弁を開くよう開閉弁１０００に指示する。

ステップＳ２０４：噴射制御回路１２０が、異物除去動作用の噴射量Ｂのための所定量Ｂ、所定時間Ｂだけ開閉弁を開くように設定し、開閉弁１０００に指示する。

一般的に、燃料電池８０が所定の電圧を維持するために行うパージ動作は、少量の燃料ガスを１秒未満噴射すれば所定の電圧に達するのに対して、異物除去のためのガス噴射では、出来るだけ多量の燃料ガスを長時間噴射した方が異物除去効果が高い。そこで、例えばステップＳ２０３で設定される、噴射量Ａのための所定量Ａは弁の開き量は半分、所定時間Ａは0.3秒とする。また、ステップＳ２０４で設定される、噴射量Ｂのための所定量Ｂは弁の開き量を全開、所定時間Ａは２秒とする。

ステップＳ２０５：開閉弁１０００は、噴射制御回路１２０の指示に従い、所定時間、所定量開く動作を行う。

ステップＳ２０６：開閉弁１０００の開き動作によって水素が噴射される。

尚、実施形態３においては、噴射量Ａよりも噴射量Ｂを多くする例を挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、パージ動作に大量の噴射が必要な場合や、異物除去よりも燃料残量を重視してより撮影可能枚数を多くしたい場合などでは、噴射量Ａよりも噴射量Ｂが少なくなるように制御しても良い。

このように噴射の動作を行うことにより、パージ動作による噴射と異物除去のための噴射が、それぞれ最適な流量を用いて行われるので、燃料をより効率的に使用しながら、異物除去を行うことが可能となる。

＜実施形態４＞
上述の実施形態１〜３では、燃料ガスを噴射する動作は、光学部材の振動による異物除去動作とは独立して行われた。実施形態４においては、燃料ガスを噴射する動作が、光学部材を加振することにより異物を除去する動作と合わせて行われることを特徴としている。実施形態４における、赤外線カットフィルタ４１０表面に付着した塵埃などを除去する動作について図１２を用いて説明する。

図１２は、本実施例における異物除去動作シーケンスを示すフローチャートである。尚、図１２に示すステップＳ３０１〜Ｓ３０２、およびステップＳ３０７〜Ｓ３０９の処理は、図７に示したステップＳ１〜Ｓ２、およびステップＳ６〜Ｓ８と同様の処理であるため、これらのステップに対する説明を省略する。従って、この実施形態４における新しい手順であるステップＳ３０３〜Ｓ３０６について説明する。

ステップＳ３０３：ＭＰＵ１００は、クリーニング指示部材４４が使用者により操作されたか否かを判断し、操作されていた場合はステップＳ３０４に進み、操作されてない場合はステップＳ３０５へ進む。尚、実施形態４においては、クリーニング指示部材４４を設けたが、本発明はこれに限定されるものではない。クリーニングモードへの移行を指示するための操作部材は、機械的なボタンに限らず、カラー液晶モニタ１９に表示されたメニューから、カーソルキーや指示ボタンなどを用いて指示するものであっても良い。また、クリーニングモードへの移行は、電源オン時など通常のカメラシーケンス中において自動的に行われるようにしても良い。また、撮影回数や日付等を基準として行われるようにしても良い。

クリーニング指示部材４４が撮影者により操作されると、クリーニングモード開始の指令を受けて、ＭＰＵ１００は、カメラ本体１をクリーニングモードの状態に移行させる。

ステップＳ３０４：噴射動作開始の指令を受けて、燃料残量のチェックを行う。バッテリチェック回路は、燃料電池８０の燃料タンク７６に蓄えられた燃料残量をチェックし、所定の値に満たなければ（ステップＳ３０４でＮＯ）ステップＳ３０５に進む。このときは噴射動作は行わずに、赤外線カットフィルタ４１０の振動による異物除去動作のみを行う。

ステップＳ３０５：電源供給回路１１０は、クリーニングモードに必要な電力を、カメラ本体１の各部へ必要に応じて供給を行う。ＭＰＵ１００は、クリーニングモード開始の信号を受け取ると、圧電素子駆動回路１１１に駆動信号を送る。圧電素子駆動回路１１１は、ＭＰＵ１００より駆動信号を受け取ると、圧電素子４３０を駆動するための周期電圧を生成し、圧電素子４３０に対して印加する。圧電素子４３０に周期電圧が印加されると、赤外線カットフィルタ４１０は圧電素子４３０の周期的な伸縮に追従して振動する。赤外線カットフィルタ４１０が振動すると、赤外線カットフィルタ４１０上の異物には、除去するための力が生じる。

ここで行う赤外線カットフィルタの振動は、例えば１枚の圧電素子に周期電圧を加えた時に生じる定常波振動であっても良い。また、複数の圧電素子に対して位相をずらした周期電圧を印加することで生じる搬送波であっても良い。ステップＳ３０４の燃料残量チェックにて燃料が所定の値以上あったとき（ステップＳ３０４でＹＥＳ）には、ステップＳ３０６に進む。

ステップＳ３０６：ステップＳ３０５で設定された振動の動作と、図７で示したステップＳ５における噴射の動作が関連付けられて行われる。すなわち、電源供給回路１１０は、クリーニングモードに必要な電力を、カメラ本体１の各部へ必要に応じて供給を行う。ＭＰＵ１００は、クリーニングモード開始の信号を受け取ると、圧電素子駆動回路１１１に駆動信号を送る。圧電素子駆動回路１１１は、ＭＰＵ１００より駆動信号を受け取ると、圧電素子４３０を駆動するための周期電圧を生成し、圧電素子４３０に対して印加する。噴射制御回路１２０は、ＭＰＵ１００の指令に基づいて開閉弁１０００を所定時間、所定量開く動作を行う。例えばこの例では、圧電素子４３０に周期電圧を２秒間印加し、その0.5秒後に開閉弁を２秒間、全開にする。開閉弁１０００が開かれている間、燃料電池８０に備えられた燃料タンク７６から水素が供給され、流路７５ｂを通って赤外線カットフィルタ４１０に水素が吹き付けられる。

尚、本実施例においては、振動による異物除去と噴流による異物除去を連動させる例として、振動動作を１回行った0.5秒後に、噴流による異物除去動作を１回、２秒間行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではない。

撮像装置では、赤外線カットフィルタ４１０と撮像素子との距離関係や、撮像素子の画素ピッチによって、画像に移りこむ異物の大きさが異なる。よって除去すべき異物の大きさが撮像装置によって異なるが、より小さな異物の方が振動によって除去された後、重力によって落下するまでに時間がかかり、空中に漂いやすい。そこで例えば、より小さな異物を除去する必要があるときや、赤外線カットフィルタと撮像素子の距離が近いか、画素ピッチが小さいとき、振動と噴射を同時に行うようなシーケンスであってもよい。これにより振動によって除去された異物が赤外線カットフィルタ４１０へ再付着することをより確実に防止できる。

逆に除去する必要がある異物サイズが大きいときや、赤外線カットフィルタと撮像素子の距離が遠いか、画素ピッチが大きいときには、振動によって除去される大きなゴミは重力によって落下しやすい。この場合再付着の可能性は少ないので、噴射による燃料消費をより低減するために、振動動作の後に噴射動作は間欠的に行うといったシーケンスであってもよい。

このように、赤外線カットフィルタ４１０に付着する異物には、異物の形状や材質の違いによって、振動によって除去されやすいものと、噴流によって除去されやすいものとがある。

実施形態４によれば、振動による異物除去と噴流による異物除去を組み合わせて行うので、多種多様な異物をより効率的に除去することが可能となる。また、振動によって除去した異物は噴流によって流されるため、赤外線カットフィルタ４１０付近に漂うことがなく、振動によって一旦除去した異物の再付着を防止することが可能となる。

実施形態１〜４では、１種類のガスを光学部材に噴射する例を示した。しかしながら、噴射するガスは、これまで示した実施例から１種類以上でも良いことは明らかである。

１ カメラ本体
２ マウント
５ ミラーボックス
１９ カラー液晶モニタ
３２ シャッタ幕
３３ 撮像素子
４３ 噴射動作指示部材
４４ クリーニング指示部材
８０ 燃料電池
１００ ＭＰＵ
１２０ 噴射制御回路
３００ 本体シャーシ
４００ 撮像ユニット
４１０ 赤外線カットフィルタ
４３０ 圧電素子
１０００ 開閉弁

Claims (5)

1. 燃料電池によって動作する撮像装置であって、
   被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子の前面に設置された光学部材と、
   前記燃料電池に供給されるガスを貯蔵する貯蔵手段と、
   前記貯蔵手段に貯蔵された前記ガスを前記光学部材の表面に噴射するガス噴射手段と
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記ガス噴射手段は、前記光学部材の表面に噴射する前記ガスの量と時間を制御する噴射制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記光学部材の前面に設置されたシャッタ幕を更に備え、
   前記ガス噴射手段は、前記シャッタ幕が閉じた状態で前記ガスを噴射することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記光学部材に振動を与える加振手段を更に備え、
   前記ガス噴射手段は、前記加振手段によって前記光学部材に与えられた振動と関連付けて前記ガスを前記光学部材に噴射することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 燃料電池によって動作する撮像装置であって、
   被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子の前面に設置された光学部材と、
   前記燃料電池に供給されるガスを貯蔵する貯蔵手段と、
   前記燃料電池のパージ動作によって前記貯蔵手段から噴射されるガスを前記光学部材の表面に導く流路と
   を備えることを特徴とする撮像装置。

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